Engranaje

Animación de dos engranajes. Piñón y corona.

Engranajes artesanales de máquina textil. Museo deTerrasa Barcelona.

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un

componente a otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de

las cuales la mayor se denomina corona' y la menor 'piñón'. Un engranaje sirve para

transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más

importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía,

como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta

distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente

de energía y es conocido como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el

movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.1 Si el sistema está compuesto de

más de un par de ruedas dentadas, se denomina 'tren.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es

que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.

Contenido

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1 Historia

2 Tipos de engranajes

o 2.1 Ejes paralelos

o 2.2 Ejes perpendiculares

o 2.3 Por aplicaciones especiales se pueden citar

o 2.4 Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar

o 2.5 Transmisión mediante cadena o polea dentada

o 2.6 Eficiencia de los reductores de velocidad

3 Características que definen un engranaje de dientes rectos

o 3.1 Fórmulas constructivas de los engranajes rectos

o 3.2 Involuta del círculo base

4 Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales

o 4.1 Fórmulas constructivas de los engranajes helicoidales cilíndricos

o 4.2 Engranajes helicoidales dobles

5 Engranajes cónicos

o 5.1 Engranajes cónicos de dientes rectos

o 5.2 Engranaje cónico helicoidal

o 5.3 Engranaje cónico hipoide

6 Tornillo sin fin y corona

7 Fórmulas matemáticas para su cálculo

8 Engranajes planetarios

9 Mecanismo de cremallera

10 Engranaje loco o intermedio

11 Mecanismo piñón cadena

12 Poleas dentadas

13 Ejes estriados

14 Aplicaciones de los engranajes

o 14.1 Bombas hidráulicas

o 14.2 Mecanismo diferencial

o 14.3 Caja de velocidades

o 14.4 Reductores de velocidad

15 Mecanizado de engranajes

o 15.1 Tallado de dientes

15.1.1 Características técnicas talladora engranajes

o 15.2 Chaflanado y redondeado de dientes

o 15.3 Rectificado de los dientes de los engranajes

o 15.4 Bruñido

o 15.5 Afilado de fresas

o 15.6 Técnicas de recorrido del material

16 Gestión económica del mecanizado de engranajes

17 Cálculo de engranajes

18 Relaciones de transmisión

19 Tratamiento térmico de los engranajes

20 Verificación de engranajes

21 Lubricación de engranajes

o 21.1 Especificaciones técnicas de los lubricantes

o 21.2 Elección del lubricante y su viscosidad más adecuada

o 21.3 Mantenimiento preventivo de las transmisiones

22 Deterioro y fallo de los engranajes

23 Véase también

24 Referencias

o 24.1 Bibliografía

25 Enlaces externos

[editar]Historia

Molde chino para fabricar engranajes de bronce (siglos II a. C. a III d. C.).

Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados en madera para solucionar

los problemas de transporte, impulsión, elevación y movimiento. Nadie sabe a ciencia cierta dónde ni

cuándo se inventaron los engranajes. La literatura de la

antigua China, Grecia, Turquía y Damasco mencionan engranajes pero no aportan muchos detalles de

los mismos.

Mecanismo de Anticitera.

El mecanismo de engranajes más antiguo de cuyos restos disponemos es el mecanismo de

Anticitera.2 Se trata de una calculadora astronómica datada entre el 150 y el 100 a. C. y compuesta por

al menos 30 engranajes de bronce con dientes triangulares. Presenta características tecnológicas

avanzadas como por ejemplo trenes de engranajes epicicloidales que, hasta el descubrimiento de este

mecanismo, se creían inventados en el siglo XIX. Por citas de Cicerón se sabe que el de Anticitera no

fue un ejemplo aislado sino que existieron al menos otros dos mecanismos similares en esa época,

construidos por Arquímedes y por Posidonio. Por otro lado, a Arquímedes se le suele considerar uno de

los inventores de los engranajes porque diseñó un tornillo sin fin.

En China también se han conservado ejemplos muy antiguos de máquinas con engranajes. Un ejemplo

es el llamado "carro que apunta hacia el Sur" (120-250 d. C.), un ingenioso mecanismo que mantenía el

brazo de una figura humana apuntando siempre hacia el Sur gracias al uso de engranajes diferenciales

epicicloidales. Algo anteriores, de en torno a 50 d. C., son los engranajes helicoidales tallados en

madera y hallados en una tumba real en la ciudad china de Shensi.2

No está claro cómo se transmitió la tecnología de los engranajes en los siglos siguientes. Es posible que

el conocimiento de la época del mecanismo de Anticitera sobreviviese y contribuyese al florecimiento de

la ciencia y la tecnología en el mundo islámico de los siglos IX al XIII. Por ejemplo, un

manuscrito andalusí del siglo XI menciona por vez primera el uso en relojes mecánicos tanto

deengranajes epicíclicos como de engranajes segmentados.3 Los trabajos islámicos sobre astronomía y

mecánica pueden haber sido la base que permitió que volvieran a fabricarse calculadoras astronómicas

en la Edad Moderna. En los inicios del Renacimiento esta tecnología se utilizó en Europa para el

desarrollo de sofisticados relojes, en la mayoría de los casos destinados a edificios públicos

como catedrales.4

Engranaje helicoidal de Leonardo.

Leonardo da Vinci, muerto en Francia en 1519, dejó numerosos dibujos y esquemas de algunos de los

mecanismos utilizados hoy diariamente, incluido varios tipos de engranajes de tipo helicoidal.

Los primeros datos que existen sobre la transmisión de rotación con velocidad angular uniforme por

medio de engranajes, corresponden al año 1674, cuando el famoso astrónomo danés Olaf

Roemer (1644-1710) propuso la forma o perfil del diente en epicicloide.

Robert Willis (1800-1875), considerado uno de los primeros ingenieros mecánicos, fue el que obtuvo la

primera aplicación práctica de la epicicloide al emplearla en la construcción de una serie de engranajes

intercambiables. De la misma manera, de los primeros matemáticos fue la idea del empleo de la

evolvente de círculo en el perfil del diente, pero también se deben a Willis las realizaciones prácticas. A

Willis se le debe la creación del odontógrafo, aparato que sirve para el trazado simplificado del perfil del

diente de evolvente.

Es muy posible que fuera el francés Phillipe de Lahire el primero en concebir el diente de perfil en

evolvente en 1695, muy poco tiempo después de que Roemer concibiera el epicicloidal.

La primera aplicación práctica del diente en evolvente fue debida al suizo Leonhard Euler (1707). En

1856, Christian Schiele descubrió el sistema de fresado de engranajes rectos por medio de la fresa

madre, pero el procedimiento no se llevaría a la práctica hasta 1887, a base de la patente Grant.5

Transmisión antigua.

En 1874, el norteamericano William Gleason inventó la primera fresadora de engranajes cónicos y

gracias a la acción de sus hijos, especialmente su hija Kate Gleason (1865-1933), convirtió a su

empresa Gleason Works, radicada en Rochester (Nueva York, EEUU) en una de los fabricantes de

máquinas herramientas más importantes del mundo.

En 1897, el inventor alemán Robert HermannPfauter (1885-1914), inventó y patentó una máquina

universal de dentar engranajes rectos y helicoidales por fresa madre. A raíz de este invento y otras

muchos inventos y aplicaciones que realizó sobre el mecanizado de engranajes, fundó la empresa

PfauterCompany que, con el paso del tiempo, se ha convertido en una multinacional fabricante de todo

tipo de máquinas-herramientas.

En 1906, el ingeniero y empresario alemán Friedrich Wilhelm Lorenz (1842-1924) se especializó en

crear maquinaria y equipos de mecanizado de engranajes y en 1906 fabricó una talladora de engranajes

capaz de mecanizar los dientes de una rueda de 6 m de diámetro, módulo 100 y una longitud del

dentado de 1,5 m.

Antigua grúa accionada con engranajes ubicada en el puerto de Sevilla

A finales del siglo XIX, coincidiendo con la época dorada del desarrollo de los engranajes, el inventor y

fundador de la empresa FellowsGearShaperCompany, Edwin R. Fellows (1846-1945), inventó un

método revolucionario para mecanizar tornillos sin fin glóbicos tales como los que se montaban en las

cajas de dirección de los vehículos antes de que fuesen hidráulicas.

En 1905, M. Chambon, de Lyon (Francia), fue el creador de la máquina para el dentado de engranajes

cónicos por procedimiento de fresa madre. Aproximadamente por esas fechas André Citroën inventó los

engranajes helicoidales dobles.6

[editar]Tipos de engranajes

La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y

según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:

Píñón recto de 18 dientes.

[editar]Ejes paralelos

Engranajes especiales.Parque de las Ciencias de Granada.

Cilíndricos de dientes rectos

Cilíndricos de dientes helicoidales

Doble helicoidales

[editar]Ejes perpendiculares

Helicoidales cruzados

Cónicos de dientes rectos

Cónicos de dientes helicoidales

Cónicos hipoides

De rueda y tornillo sin fin

[editar]Por aplicaciones especiales se pueden citar

Planetarios

Interiores

De cremallera

[editar]Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar

Transmisión simple

Transmisión con engranaje loco

Transmisión compuesta. Tren de engranajes

[editar]Transmisión mediante cadena o polea dentada

Mecanismo piñón cadena

Polea dentada

[editar]Eficiencia de los reductores de velocidad

En el caso de Winsmith oscila entre el 80% y el 90%, en los helicoidales de Brook Hansen y Stöber

entre un 95% y un 98%, y en los planetarios alrededor del 98% o (98^(# de etapas).

[editar]Características que definen un engranaje de dientes rectos

Artículo principal: Cálculo de engranajes

Elementos de un engranaje.

Representación del desplazamiento del punto de engrane en un engranaje recto.

Los engranajes cilíndricos rectos son el tipo de engranaje más simple y corriente que existe. Se utilizan

generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha

sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.

Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde

los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, está

constituido por dos curvas evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el centro

del mismo.

Módulo: el módulo de un engranaje es una característica de magnitud que se define como la

relación entre la medida del diámetro primitivo expresado en milímetros y el número de dientes. En

los países anglosajones se emplea otra característica llamada Diametral Pitch, que es

inversamente proporcional al módulo. El valor del módulo se fija mediante cálculo de resistencia de

materiales en virtud de la potencia a transmitir y en función de la relación de transmisión que se

establezca. El tamaño de los dientes está normalizado. El módulo está indicado por números. Dos

engranajes que engranen tienen que tener el mismo módulo.

Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relación

a la circunferencia primitiva se determinan todas las características que definen los diferentes

elementos de los dientes de los engranajes.

Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano

consecutivos.

Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo.

Número de dientes: es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es

fundamental para calcular la relación de transmisión. El número de dientes de un engranaje no debe

estar por debajo de 18 dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes

cuando el ángulo de presión es de 25º.

Diámetro exterior: es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje.

Diámetro interior: es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.

Pie del diente: también se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del diente comprendida

entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva.

Cabeza del diente: también se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente

comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro primitivo.

Flanco: es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento.

Altura del diente: es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del pie (dedendum).

Angulo de presión: el que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso, φ

(20º ó 25º son los ángulos normalizados).

Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje

Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre los centros de las

circunferencias de los engranajes.

Relación de transmisión: es la relación de giro que existe entre el piñón conductor y la rueda

conducida. La Rt puede ser reductora de velocidad o multiplicadora de velocidad. La relación de

transmisión recomendada7 tanto en caso de reducción como de multiplicación depende de la

velocidad que tenga la transmisión con los datos orientativos que se indican:

Velocidad lenta:

Velocidad normal :

Velocidad elevada:

Hay dos tipos de engranajes, los llamados de diente normal y los de diente corto cuya altura es más

pequeña que el considerado como diente normal. En los engranajes de diente corto, la cabeza del

diente vale ( ), y la altura del pie del diente vale (M) siendo el valor de la altura total del

diente ( )

[editar]Fórmulas constructivas de los engranajes rectos

Diámetro primitivo:

Módulo:

Paso circular: Pc = S + W

Número de dientes:

Diámetro exterior:

Grueso del diente:

Hueco del diente:

Diámetro interior:

Pie del diente:

Cabeza del diente: M

Altura del diente:

Distancia entre centros:

Ecuación general de transmisión':

[editar]Involuta del círculo base

Para el movimiento que se transmite entre un par de engranes, se suponen dos rodillos en contacto, en

donde no hay deslizamiento, al diámetro de estos rodillos se les conoce como diámetro primitivo dp y al

círculo que se construye con dp se le conoce como círculo primitivo. Con un diente de engrane se

pretende prolongar la acción de los rodillos, y es por esa razón que el perfil que los describe es

una involuta. Para el dibujado de la involuta es necesario definir primero el círculo base (ver sig. fig.).

i.- A partir del círculo primitivo Cp, en el cuadrante superior se traza una recta horizontal tangente al

círculo obteniéndose el punto A.

ii.- Luego, pasando por el punto A se traza la recta de línea de contacto de ángulo Ψ (de presión).

iii.- Seguidamente se construye el círculo base concéntrico al círculo primitivo tangente a la línea de

contacto, la cual fue dibujada empleando el ángulo de presión Ψ, obteniéndose así el punto B y el radio

base rb (segmento OB).

Para dibujar la involuta (ver sig. fig.) debe trazarse un radio del círculo base a un ángulo θ respecto al

eje x, obteniéndose así el punto B, luego dibujamos una recta tangente a círculo base a partir del punto

B y de longitud igual al arco AB, en donde A es el punto de intersección del círculo base con el eje x.

obtendremos entonces un punto (x, y) que pertenece al lugar geométrico de la involuta del círculo base.

Si repetimos el procedimiento anterior tres veces para distintos θ y unimos los puntos (x, y) obtenidos

empleando plantillas curvas, apreciaremos un bosquejo similar al mostrado en la siguiente figura.

Dibujado de la involuta del círculo base

Las ecuaciones paramétricas que modelan el lugar geométrico de la involuta del círculo base pueden

expresarse como:

[editar]Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales

Engranaje helicoidal.

Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal están caracterizados por su dentado oblicuo con

relación al eje de rotación. En estos engranajes el movimiento se transmite de modo igual que en los

cilíndricos de dentado recto, pero con mayores ventajas. Los ejes de los engranajes helicoidales pueden

ser paralelos o cruzarse, generalmente a 90º. Para eliminar el empuje axial el dentado puede hacerse

doble helicoidal.

Los engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten más potencia que los rectos, y también

pueden transmitir más velocidad, son más silenciosos y más duraderos; además, pueden transmitir el

movimiento de ejes que se corten. De sus inconvenientes se puede decir que se desgastan más que los

rectos, son más caros de fabricar y necesitan generalmente más engrase que los rectos.*8

Lo más característico de un engranaje cilíndrico helicoidal es la hélice que forma, siendo considerada la

hélice como el avance de una vuelta completa del diámetro primitivo del engranaje. De esta hélice

deriva el ángulo β que forma el dentado con el eje axial. Este ángulo tiene que ser igual para las dos

ruedas que engranan pero de orientación contraria, o sea: uno a derechas y el otro a izquierda. Su valor

se establece a priori de acuerdo con la velocidad que tenga la transmisión, los datos orientativos de este

ángulo son los siguientes:

Velocidad lenta: β = (5º - 10º)

Velocidad normal: β = (15º - 25º)

Velocidad elevada: β = 30º

Las relaciones de transmisión que se aconsejan son más o menos parecidas a las de los engranajes

rectos.

Animación 3D de una junta cardan doble Telescópica (Homocinética)

[editar]Fórmulas constructivas de los engranajes helicoidales cilíndricos

Como consecuencia de la hélice que tienen los engranajes helicoidales su proceso de tallado es

diferente al de un engranaje recto, porque se necesita de una transmisión cinemática que haga posible

conseguir la hélice requerida. Algunos datos dimensionales de estos engranajes son diferentes de los

rectos.

Juego de engranajes helicoidales.

Diámetro exterior:

Diámetro primitivo:

Módulo normal o real:

Paso normal o real:

Ángulo de la hélice:

Paso de la hélice:

Módulo circular o aparente:

Paso circular aparente:

Paso axial:

Número de dientes:

Los demás datos tales como adendum, dedendum y distancia entre centros, son los mismos valores que

los engranajes rectos.

[editar]Engranajes helicoidales dobles

Engranajes helicoidales dobles.

Vehículo Citroën con el logotipo de rodadura de engranajes helicoidales dobles.

Este tipo de engranajes fueron inventados por el fabricante de automóviles francés André Citroën, y el

objetivo que consiguen es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los

dientes de los dos engranajes forman una especie de V.

Los engranajes dobles son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que

absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se

elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal

doble.

Un engrane de doble hélice sufre únicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola

hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes

paralelos) es aplicable a los engranajes helicoidales dobles, exceptuando que el ángulo de la hélice es

generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

Con el método inicial de fabricación, los engranajes dobles, conocidos como engranajes de espina,

tenían un canal central para separar los dientes opuestos, lo que facilitaba su mecanizado. El desarrollo

de las máquinas talladoras mortajadoras por generación, tipo Sykes, hace posible tener dientes

continuos, sin el hueco central. Como curiosidad, la empresa Citroën ha adaptado en su logotipo la

huella que produce la rodadura de los engranajes helicoidales dobles.

[editar]Engranajes cónicos

Engranaje cónico.

Los engranajes cónicos tienen forma de tronco de cono y permiten transmitir movimiento entre ejes que

se cortan.9 Sus datos de cálculo se encuentran en prontuarios específicos de mecanizado.

[editar]Engranajes cónicos de dientes rectos

Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en

ángulo recto aunque no es el unicoangulo pues puede variar dicho ángulo como por ejemplo 45, 60, 70,

etc, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de

los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes en 90°. Estos engranajes generan

más ruido que los engranajes cónicos helicoidales. En la actualidad se usan muy poco.10

Esquema en 3D de un par de engranajes cónicos

[editar]Engranaje cónico helicoidal

Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La diferencia con el cónico recto es que posee una

mayor superficie de contacto. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Además pueden

transmitir el movimiento de ejes que se corten. Los datos constructivos de estos engranajes se

encuentran en prontuarios técnicos de mecanizado. Se mecanizan en fresadoras especiales.11

[editar]Engranaje cónico hipoide

Engranaje cónico hipoide.

Un engranaje hipoide es un grupo de engranajes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de

pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehículos

industriales que tienen la tracción en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las

carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el vehículo. Por otra parte la disposición

helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona,

obteniéndose mayor robustez en la transmisión. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para

ello máquinas talladoras especiales (Gleason)12

[editar]Tornillo sin fin y corona

Tornillo sin fin de montacargas.

Artículo principal: Tornillo sin fin

Es un mecanismo diseñado para transmitir grandes esfuerzos, que también se utiliza como reductor de

velocidad aumentando la potencia de transmisión. Generalmente trabaja en ejes que se cruzan a 90º.

Tiene la desventaja de que su sentido de giro no es reversible, sobre todo en grandes relaciones de

transmisión, y de consumir en rozamiento una parte importante de la potencia. En las construcciones de

mayor calidad la corona está fabricada de bronce y el tornillo sin fin, de acero templado con el fin de

reducir el rozamiento. Si este mecanismo transmite grandes esfuerzos es necesario que esté muy bien

lubricado para matizar los desgastes por fricción.

El número de entradas de un tornillo sin fin suele ser de una a ocho. Los datos de cálculo de estos

engranajes están en prontuarios de mecanizado.

El tornillo sin fin puede mecanizarse mediante tornos, fresas bicónicas o fresas centrales. La corona, por

su parte, requiere fresas normales o fresas madre.13

Tornillo sin fin y corona glóbicos

Tornillo sin fin y corona glóbica.

Normalmente el contacto entre los dientes del tornillo sin fin y los de la corona ocurre en un solo punto,

es decir, en una superficie muy reducida de metal. Por tanto, cuando la fuerza a transmitir es elevada se

genera una fuerte presión en el punto de contacto. Para reducir la presión se puede aumentar la

superficie de contacto entre el tornillo sin fin y la corona, aplicando una de las tres formas siguientes de

acoplamiento:13

1. corona glóbica y tornillo sin fin convencional

2. tornillo sin fin glóbico y corona convencional

3. tornillo sin fin glóbico y corona también glóbica

Para el mecanizado de tornillos sin fin glóbicos se utiliza el procedimiento de generación que tienen las

máquinas Fellows.

Esquema en 3D de un par de engranajes de tornillo sinfín

[editar]Fórmulas matemáticas para su cálculo

Módulo (M) M =p/π

Paso Axial (P) P= π .M (cuando es de una entrada P = Ph)

Angulo de hélice (α 1 hélice) tanα=P/(Dp . π ) ; tan〖α=M/Dp〗

Ángulo de la hélice (α más de 1 hélice) tan〖α=(P . N)/(π . Dp)〗 ; tan〖α= Ph/(π .Dp)〗

Paso de la hélice (más de una hélice) Ph=P .N

Diámetro primitivo Dp=De-2M

Diámetro exterior De=Dp+2M

Diámetro interior Di=Dp-2,334 x M

Altura total del filete H=2.167 x M(Angulo de presión de 14.5° y 20°)

Altura de la cabeza filete H1=M ( para cualquiera de los ángulos de presión)

Altura de pie del filete H2=1.167 x M(Angulo de presión de 14.5° y 20°)

Ancho en el fondo del filete (punta de buril) F=0.95 x M (Angulo de presión de 14.5°) F=0.66 x M (Angulo

de presión de 20°) Dichas formulas se tomaron del libro de "CASILLAS libro de Casillas. Cálculos de

Taller. Máquinas de A.L"

[editar]Engranajes planetarios

Mecanismo de engranajes interiores.

Los engranajes planetarios, interiores o anulares son variaciones del engranaje recto en los que los

dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el

exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, (también llamado piñón Sol, que

es un engranaje pequeño con pocos dientes). Este tipo de engrane mantiene el sentido de la velocidad

angular.14

El tallado de estos engranajes se realiza mediante talladoras mortajadoras de generación.

La eficiencia de este sistema de reductores planetarios es igual a 0.98^(#etapas); es decir si tiene 5

etapas de reducción la eficiencia de este reductor seria 0,904 o 90,4% aproximadamente.

Debido a que tienen mas dientes en contacto que los otros tipos de reductores, son capaces de

transferir / soportar mas torque; por lo que su uso en la industria cada vez es mas difundido. Ya que

generalmente un reductor convencional de flechas paralelas en aplicaciones de alto torque debe de

recurrir a arreglos de corona / cadenas lo cual no solo requiere de mas tamaño sino que también

implicara el uso de lubricantes para el arreglo corona / cadena.

La selección de reductores planetarios se hace como la de cualquier reductor, en función del torque

(Newton-metro).

Como cualquier engranaje, los engranajes del reductor planetario son afectos a la fricción y agotamiento

de los dientes, (en ingles "pitting" y "bending").

Debido a que los fabricantes utilizan diferentes formas de presentación del tiempo de operación para

sus engranajes y del torque máximo que soportan, la ISO tiene estándares para regular esto:

ISO 6636 para los engranajes,

ISO 281 para los rodamientos e

UNI 7670 para los ejes.

De esta forma se pueden comparar realmente las especificaciones técnicas de los engranajes /

reductores y se puede proyectar un tiempo de operación antes de fallo de cualquiera de los mismos, (ya

sean engranajes para reductores planetarios o flechas paralelas).

[editar]Mecanismo de cremallera

Cremallera.

El mecanismo de cremallera aplicado a los engranajes lo constituyen una barra con dientes la cual es

considerada como un engranaje de diámetro infinito y un engranaje de diente recto de menor diámetro,

y sirve para transformar un movimiento de rotación del piñón en un movimiento lineal de la

cremallera.15

Quizás la cremallera más conocida sea la que equipan los tornos para el desplazamiento

del carro longitudinal.

v = (n * z * p) / 60[m / s]

n:velocidad angular. z:número de dientes de la rueda dentada. p:paso.

[editar]Engranaje loco o intermedio

Detalle de engranaje intermedio loco.

En un engrane simple de un par de ruedas dentadas, el eje impulsor que se llama eje motor tiene un

sentido de giro contrario al que tiene el eje conducido. Muchas veces, en las máquinas, esto no es

conveniente, porque es necesario que los dos ejes giren en el mismo sentido. Para conseguir este

objetivo se intercalan entre los dos engranajes un tercer engranaje que gira libre en un eje, y que lo

único que hace es invertir el sentido de giro del eje conducido, porque la relación de transmisión no se

altera en absoluto. Esta rueda intermedia hace las veces de motora y conducida y por lo tanto no altera

la relación de transmisión.16

Un ejemplo de rueda o piñón intermedio lo constituye el mecanismo de

marcha atrás de los vehículos impulsados por motores de combustión interna, también montan

engranajes locos los trenes de laminación de acero. Los piñones planetarios de los mecanismos

diferenciales también actúan como engranajes locos intermedios.

[editar]Mecanismo piñón cadena

Eslabón de una cadena.

Juego de piñones de bicicleta.

El mecanismo piñón cadena es un método de transmisión muy utilizado para transmitir un movimiento

giratorio entre dos ejes paralelos que estén bastante separados. Es el mecanismo de transmisión que

utilizan las bicicletas, motos y muchas máquinas e instalaciones industriales. También se emplea en

sustitución de los reductores de velocidad por poleas cuando es importante evitar el deslizamiento entre

la rueda conductora y el mecanismo de transmisión (en este caso una cadena).

Este mecanismo se compone de tres elementos: dos piñones, uno en cada uno de los ejes, y una

cadena cerrada. Los dientes de los piñones engranan de manera muy precisa en los eslabones de la

cadena, transmitiéndose así el movimiento.17

Comparado con el sistema correa-polea, el mecanismo piñón-cadena presenta la ventaja de poder

transmitir grandes potencias con un buen rendimiento energético si bien es más ruidoso y necesita

lubricantes.17

Para calcular la relación de transmisión valen las ecuaciones de las ruedas dentadas.

[editar]Poleas dentadas

Transmisión por poleas dentadas.

Para la transmisión entre dos ejes que estén separados a una distancia donde no sea económico o

técnicamente imposible montar una transmisión por engranajes se recurre a un montaje con poleas

dentadas que mantienen las mismas propiedades que los engranajes es decir, que evitan el

patinamiento y mantienen exactitud en la relación de transmisión.

Los datos más importantes de las poleas dentadas son:

Número de dientes, paso, y ancho de la polea

El paso es la distancia entre los centros de las ranuras y se mide en el círculo de paso de la polea. El

círculo de paso de la polea dentada coincide con la línea de paso de la banda correspondiente.

Las poleas dentadas se fabrican en diversos materiales tales como aluminio, acero y fundición.

Las poleas dentadas normalizadas se fabrican en los siguientes pasos en pulgadas: MXL: Mini Extra

Ligero (0.080"), XL: Extra Ligero (0.200"), L: Ligero (0.375"), H: Pesado (0.500"), XH: Extra Pesado

(0.875") y XXH: Doble Extra Pesado (1.250").

Los pasos métricos son los siguientes:

T2,5 (Paso 2,5 mm), T5 (Paso 5 mm), T10 (Paso 10mm) y T20 (Paso 20 mm).18

.19

[editar]Ejes estriados

Transmisión por ejes estriados.

Se denominan ejes estriados (splinedshaft) a los ejes que se les mecaniza unas ranuras en la zona que

tiene para acoplarse con un engranaje u otros componentes para dar mayor rigidez al acoplamiento que

la que produce un simple chavetero. Estos ejes estriados no son en si un engranaje pero la forma de

mecanizarlos es similar a la que se utilizan para mecanizar engranajes y por eso forman parte de este

artículo. Los ejes estriados se acoplan a los agujeros de engranajes u otros componentes que han sido

mecanizados en brochadoras para que el acoplamiento sea adecuado. Este sistema de fijación es muy

robusto. Se utiliza en engranajes de cajas de velocidades y en palieres de transmisión. Hay una norma

que regula las dimensiones y formato de los ejes estriados que es la norma DIN-5643.20

[editar]Aplicaciones de los engranajes

Caja de velocidades.

Existe una gran variedad de formas y tamaños de engranajes, desde los más pequeños usados en

relojería e instrumentos científicos (se alcanza el módulo 0,05) a los de grandes dimensiones,

empleados, por ejemplo, en las reducciones de velocidad de las turbinas de vapor de los buques, en el

accionamiento de los hornos y molinos de las fábricas de cemento, etc.

El campo de aplicación de los engranajes es prácticamente ilimitado. Los encontramos en las centrales

de producción de energía eléctrica, hidroeléctrica y en los elementos de transporte terrestre:

locomotoras, automotores, camiones, automóviles, transporte marítimo en buques de todas clases,

aviones, en la industria siderúrgica: laminadores, transportadores, etc., minas y astilleros, fábricas de

cemento, grúas, montacargas, máquinas-herramientas, maquinaria textil, de alimentación, de vestir y

calzar, industria química y farmacéutica, etc., hasta los más simples movimientos de accionamiento

manual.

Toda esta gran variedad de aplicaciones del engranaje puede decirse que tiene por única finalidad la

transmisión de la rotación o giro de un eje a otro distinto, reduciendo o aumentando la velocidad del

primero.

Incluso, algunos engranes coloridos y hechos de plástico son usados en algunos juguetes educativos.

[editar]Bombas hidráulicas

Artículo principal: Bomba (hidráulica)

Bomba hidráulica.

Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la

transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través

de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Las bombas hidráulicas son

los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido hidráulico, transformando la energía mecánica

rotatoria en energía hidráulica.21

Hay un tipo de bomba hidraúlica que lleva en su interior un par de engranajes de igual número de

dientes que al girar provocan que se produzca el trasiego de aceites u otros líquidos. Una bomba

hidráulica la equipan todas las máquinas que tengan circuitos hidráulicos y todos los motores térmicos

para lubricar sus piezas móviles.

[editar]Mecanismo diferencial

Artículo principal: Mecanismo diferencial

Mecanismo diferencial.

El mecanismo diferencial tiene por objeto permitir que cuando el vehículo dé una curva sus ruedas

propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinar sobre el suelo. La necesidad de

este dispositivo se explica por el hecho de que al dar una curva el coche, las ruedas interiores a la

misma recorren un espacio menor que las situadas en el lado exterior, puesto que las primeras

describen una circunferencia de menor radio que las segundas.

El mecanismo diferencial está constituido por una serie de engranajes dispuestos de tal forma que

permite a las dos ruedas motrices de los vehículos girar a velocidad distinta cuando circulan por una

curva. Así si el vehículo toma una curva a la derecha, las ruedas interiores giran más despacio que las

exteriores, y los satélites encuentran mayor dificultad en mover los planetarios de los semiejes de la

derecha porque empiezan a rotar alrededor de su eje haciendo girar los planetarios de la izquierda a

una velocidad ligeramente superior. De esta forma provocan una rotación más rápida del semieje y de la

rueda motriz izquierda.

El mecanismo diferencial está constituido por dos piñones cónicos llamados planetarios, unidos a

extremos de los palieres de las ruedas y otros dos piñones cónicos llamados satélites montados en los

extremos de sus eje porta satélites y que se engranan con los planetarios.

Video en 3d del funcionamiento

Una variante del diferencial convencional está constituida por el diferencial autoblocante que se instala

opcionalmente en los vehículos todo-terreno para viajar sobre hielo o nieve o para tomar las curvas a

gran velocidad en caso de los automóviles de competición.22

[editar]Caja de velocidades

Artículo principal: Caja de cambios

Eje primario de caja de cambios.

En los vehículos, la caja de cambios o caja de velocidades es el elemento encargado de acoplar

el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma

que la misma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en

las ruedas. El resultado en la ruedas de tracción generalmente es la reducción de velocidad de giro e

incremento del torque.

Los dientes de los engranajes de las cajas de cambio son helicoidales y sus bordes están redondeados

para no producir ruido o rechazo cuando se cambia de velocidad. La fabricación de los dientes de los

engranajes es muy cuidada para que sean de gran duración. Los ejes del cambio están soportados por

rodamientos de bolas y todo el mecanismo está sumergido en aceite denso para mantenerse

continuamente lubricado.1

[editar]Reductores de velocidad

Mecanismo reductor básico.

Los reductores de velocidad son mecanismos que transmiten movimiento entre un eje que rota a alta

velocidad, generalmente un motor, y otro que rota a menor velocidad, por ejemplo una herramienta. Se

componen de juegos de engranajes de diámetros diferentes o bien de un tornillo sin fin y corona.23

El reductor básico está formado por mecanismo de tornillo sin fin y corona. En este tipo de mecanismo

el efecto del rozamiento en los flancos del diente hace que estos engranajes tengan los rendimientos

más bajos de todas las transmisiones; dicho rendimiento se sitúa entre un 40 y un 90%

aproximadamente, dependiendo de las características del reductor y del trabajo al que está sometido.

Factores que elevan el rendimiento:

Ángulos de avance elevados en el tornillo.

Rozamiento bajo (buena lubricación) del equipo.

Potencia transmitida elevada.

Relación de transmisión baja (factor más determinante).

Existen otras disposiciones para los engranages en los reductores de velocidad, estas se denominan

conforme a la disposición del eje de salida (eje lento) en comparación con el eje de entrada (eje rápido).

Así pues serían los llamados reductores de velocidad de engranajes coaxiales, paralelos, ortogonales y

mixtos (paralelos + sin fin corona). En los trenes coaxiales, paralelos y ortogonales se considera un

rendimiento aproximado del 97-98%, en los mixtos se estima entre un 70% y un 90% de rendimiento.

Además, existen los llamados reductores de velocidad de disposicíonepicicloidal, técnicamente son de

ejes coaxiales y se distinguen por su formato compacto, alta capacidad de trasmisión de par y su

extrema sensibilidad a la temperatura.

Las cajas reductoras suelen fabricarse en fundición gris dotándola de retenes para que no salga el

aceite del interior de la caja.

Características de los reductores

Potencia, en Kw o en Hp, de entrada y de salida.

Velocidad, en RPM, de entrada y de salida.

Velocidad a la salida.(RPM)

Relación de transmisión24

Factor de seguridad o de servicio (Fs)

Par transmitido (Mn1- Eje rápido) (Mn2-Eje lento)

[editar]Mecanizado de engranajes

[editar]Tallado de dientes

Tallado de un engranaje helicoidal con fresa madre.

Fresa para tallar engranajes.

Como los engranajes son unos mecanismos que se incorporan en la mayoría de máquinas que se

construyen y especialmente en todas las que llevan incorporados motores térmicos o eléctricos, hace

necesario que cada día se tengan que mecanizar millones de engranajes diferentes, y por lo tanto el

nivel tecnológico que se ha alcanzado para mecanizar engranajes es muy elevado tanto en las

máquinas que se utilizan como en las herramientas de corte que los conforman.

Antes de proceder al mecanizado de los dientes los engranajes han pasado por otras máquinas

herramientas tales como tornos o fresadoras donde se les ha mecanizado todas sus dimensiones

exteriores y agujeros si los tienen, dejando los excedentes necesarios en caso de que tengan que recibir

tratamiento térmico y posterior mecanizado de alguna de sus zonas.

El mecanizado de los dientes de los engranajes a nivel industrial se realizan en máquinas talladoras

construidas ex-profeso para este fin, llamadas fresas madres.

Características técnicas de la talladora LC-500 LIEBHERR (Ejemplo)25

[editar]Características técnicas talladora engranajes

Módulo: 12/14

Diámetro engranaje: 500 mm

Recorrido axial: 1000 mm

Curso schift: 220/300 mm

Diámetro fresa de corte: 210 mm

Longitud fresa de corte: 260 mm

Velocidad de giro: 1000 r.p.m.

Fresa modular para tallado de dientes en fresadora universal.

Mecanismo divisor para el tallado de engranaje en fresadora universal.

El tallado de engranajes en fresadora universal con mecanismo divisor, prácticamente no se utiliza, sin

embargo el fresado de ejes estriados con pocas estrías tales como los palieres de las ruedas de

camiones, si se puede hacer en fresadora universal pero con un mecanismo divisor automático y

estando también automatizado todo el proceso de movimientos de la fresadora.

Los engranajes normales cilíndricos tanto rectos como helicoidales se mecanizan en talladoras de gran

producción y precisión, cada talladora tiene sus constantes y sus transmisiones adecuadas para fabricar

el engranaje que se programe. Tipo Liebherr, Hurth, Pfauter, etc.

Los engranajes interiores no se pueden mecanizar en la talladoras universales y para ese tipo de

mecanizados se utilizan unas talladoras llamadas mortajadoras por generación, tipo Sykes.

Para los engranajes cónicos hipoides se utilizan máquinas talladoras especiales tipo Gleason.26

Para el mecanizado de tornillos sin fin glóbicos se pueden utilizar máquinas especiales tipo Fellows.

[editar]Chaflanado y redondeado de dientes

Esta operación se realiza especialmente en los engranajes desplazables de las cajas de velocidad para

facilitar el engrane cuando se produce el cambio de velocidad. Hay máquinas y herramientas especiales

(Hurth) que realizan esta tarea.27

[editar]Rectificado de los dientes de los engranajes

El rectificado de los dientes cuando es necesario hacerlo, se realiza después de haber sido endurecida

la pieza en un proceso de tratamiento térmico adecuado y se puede realizar por rectificación por

generación y rectificación de perfiles o con herramientas CBN repasables o con capa galvanizada.

Los rectificados de engranajes con muelas y de perfiles es una tecnología muy avanzada y ha logrado

una capacidad notoria con la utilización de modernas herramientas de corindón aglutinado.28

[editar]Bruñido

El bruñido de los engranajes se aplica a aquellos que están sometidos a grandes resistencias, por

ejemplo el grupo piñón-corona hipoide de las transmisiones de los camiones o tractores. El bruñido

genera una geometría final de los dientes de alta calidad en los engranajes que han sido endurecidos, al

mismo tiempo que mejora el desprendimiento y las estructuras de las superficies.

[editar]Afilado de fresas

Las fresas que se utilizan para tallar engranajes son de perfil constante, lo que significa que admiten un

número muy elevado de afilados cuando el filo de corte se ha deteriorado. Existe en el mercado una

amplia gama de afiladoras para todos los tipos de herramientas que se utilizan en el mecanizado de los

engranajes.29

La vida útil de las herramientas es uno de los asuntos más significativos con respecto a

los costos y a la disponibilidad de producción. Las afiladoras modernas están equipadas, por ejemplo,

con accionamientos directos, motores lineares y sistemas digitales de medición.30

[editar]Técnicas de recorrido del material

En las industrias modernas y automatizadas de mecanizados la técnica de recorrido de material

comprende la manipulación automática de piezas de trabajo en los sistemas de producción incluso la

carga y descarga de máquinas-herramientas así como el almacenamiento de piezas.

[editar]Gestión económica del mecanizado de engranajes

Cuando los ingenieros diseñan una máquina, un equipo o un utensilio, lo hacen mediante el

acoplamiento de una serie de componentes de materiales diferentes y que requieren procesos

demecanizado para conseguir las tolerancias de funcionamiento adecuado.

La suma del coste de la materia prima de una pieza, el coste del proceso de mecanizado y el coste de

las piezas fabricadas de forma defectuosa constituyen el coste total de una pieza. Desde siempre el

desarrollo tecnológico ha tenido como objetivo conseguir la máxima calidad posible de los componentes

así como el precio más bajo posible tanto de la materia prima como de los costes de mecanizado.

Para reducir el coste del mecanizado de los engranajes se ha actuado en los siguientes frentes:

Conseguir materiales cada vez mejor mecanizables, materiales que una vez mecanizados en

blando son endurecidos mediante tratamientos térmicos que mejoran de forma muy sensible sus

prestaciones mecánicas de dureza y resistencia principalmente.

Conseguir herramientas de corte de una calidad extraordinaria que permite aumentar de forma

considerable las condiciones tecnológicas del mecanizado, o sea, más revoluciones de la

herramienta de corte, más avance de trabajo, y más tiempo de duración de su filo de corte.

Conseguir talladoras de engranajes más robustas, rápidas, precisas y adaptadas a las necesidades

de producción que consiguen reducir sensiblemente el tiempo de mecanizado así como conseguir

piezas de mayor calidad y tolerancia más estrechas.

Para disminuir el índice de piezas defectuosas se ha conseguido automatizar al máximo el trabajo de las

talladoras, construyendo talladoras automáticas muy sofisticadas o guiadas por control numérico que

ejecutan un mecanizado de acuerdo a un programa establecido previamente.

[editar]Cálculo de engranajes

Artículo principal: Cálculo de engranajes

Se llama cálculo de engranajes a las operaciones de diseño y cálculo de la geometría de un engranaje,

para su fabricación. Principalmente los diámetros y el perfil del diente. También se consideran los

cálculos de las transmisiones cinemáticas que hay que montar en las máquinas talladoras de acuerdo a

las características que tenga el engranaje, y que está en función de las características de la máquina

talladora que se utilice.

[editar]Relaciones de transmisión

Artículo principal: Velocidad de transmisión

Transmisión compuesta.

Transmisión reductora en una grúa antigua ubicada en el puerto de Sevilla

Hay tres tipos de transmisiones posibles que se establecen mediante engranajes:31

1. Transmisión simple

2. Transmisión con piñón intermedio o loco

3. Transmisión compuesta por varios engranajes conocido como tren de engranajes.

La transmisión simple la forman dos ruedas dentadas, el sentido de giro del eje conducido es contrario

al sentido de giro del eje motor, y el valor de la relación de transmisión es:

Ecuación general de transmisión:

La transmisión con piñón intermedio o loco está constituida por tres ruedas dentadas, donde la rueda

dentada intermedia solamente sirve para invertir el sentido de giro del eje conducido y hacer que gire en

el mismo sentido del eje motor. La relación de transmisión es la misma que en la transmisión simple.

La transmisión compuesta se utiliza cuando la relación de transmisión final es muy alta, y no se puede

conseguir con una transmisión simple, o cuando la distancia entre ejes es muy grande y sería necesario

hacer ruedas dentadas de gran diámetro. La transmisión compuesta consiste en ir intercalando pares de

ruedas dentadas unidas entre el eje motor y el eje conducido. Estas ruedas dentadas giran de forma

libre en el eje que se alojan pero están unidos de forma solidaria las dos ruedas dentadas de forma que

uno de ellos actúa de rueda dentada motora y el otro actúa como rueda dentada conducida. La relación

de transmisión de transmisiones compuestas es:

Ecuación general de transmisión:

[editar]Tratamiento térmico de los engranajes

Artículo principal: Tratamiento térmico

Los engranajes están sometidos a grandes presiones tanto en la superficie de contacto y por eso el

tratamiento que la mayoría de ellos recibe consiste en un tratamiento térmico

de cementación onitruración con lo cual se obtiene una gran dureza en la zona de contacto de los

dientes y una tenacidad en el núcleo que evite su rotura por un sobreesfuerzo.

La cementación consiste en efectuar un calentamiento prolongado en un horno de atmósfera controlada

y suministrarle carbono hasta que se introduzca en la superficie de las piezas a la profundidad que se

desee. Una vez cementada la pieza se la somete a temple, con lo cual se obtiene gran dureza en la

capa exterior, ideal para soportar los esfuerzos de fricción a que se someten los engranajes.

Los engranajes que se someten a cementación están fabricados de aceros especiales adecuados para

la cementación.

Otra veces el tratamiento térmico que se aplica a los engranajes es el de nitruración, que está basado

en la acción que ejercen sobre la superficie exterior de las piezas la acción del carbono y delnitrógeno.

La nitruración reduce la velocidad crítica de enfriamiento del acero, alcanzando un mayor grado de

dureza una pieza nitrurada y templada que cementada y templada, aun para un mismo tipo de material.

En la actualidad, y particularmente en la industria de la automoción, se están supliendo aceros aleados

por aceros más sencillos dadas las grandes ventajas técnicas que ofrece la nitruración (elevadas

durezas, regularidades de temple, menos deformaciones...). En los procesos de nitruración se puede

obtener capas entre 0.1-0.6mm., siendo las durezas en la periferia del orden de los 60-66 HRC.

La nitruración es un proceso para endurecimiento superficial que consiste en penetrar el nitrógeno en la

capa superficial. La dureza y la gran resistencia al desgaste proceden de la formación de los nitruros

que forman el nitrógeno y los elementos presentes en los aceros sometido a tratamiento.

A veces hay engranajes que se les aplica un temple por inducción donde el calentamiento es limitado a

la zona a tratar y es producido por corrientes alternativas inducidas. Cuando se coloca un cuerpo

conductor dentro del campo de una bobina o de un solenoide con corrientes de media o alta frecuencia,

el cuerpo es envuelto por una corriente inducida, la cual produce el calentamiento. Para ello se emplea

inductores que tienen la forma apropiada de la dentadura que queremos tratar.

La ausencia de todo contacto entre el inductor y la pieza sometida a calentamiento permite la obtención

de concentraciones del orden de los 25.000 W cm-2

. La velocidad de calentamiento es casi unas 15

veces más rápida que por soplete. Para templar una pieza por inducción será necesario que tenga un

espesor por lo menos unas diez veces superior al espesor que se desea templar. El éxito de un buen

temple reside en acertar con la frecuencia de corriente de calentamiento, para que ésta produzca una

concentración suficiente de corriente inducida en la zona a templar.

El sistema que se emplea en el calentamiento es en dos ciclos. 10.000 ciclos para el calentamiento de la

base de los dientes y 375.000 para el calentamiento de la periferia. Después de efectuados los dos

calentamientos el engrane es sumergido en agua o aceite en función del tipo de acero que sea.

Una posibilidad que existe para solucionar los problemas que aparecen en los engranajes ha sido

el níquel químico. Los depósitos de níquel le confieren a la pieza tratada una buena resistencia a

lacorrosión, una gran resistencia a la fricción y una gran dureza con ayuda de unos precipitados

concretos. El niquelado químico se consigue que las capas sean uniformes, siempre y cuando todas las

partes de la pieza estén en contacto con la solución y la composición de esta se mantenga constante, y

el espesor de esta capa varía según el tiempo de tratamiento y la composición. Las piezas antes de ser

tratadas deben de pasar por otras fases como pueden ser el decapado, ataque, para garantizar su

adhesión, y otra cosa a tener en cuenta es que el niquelado químico reproduce en la superficie la

rugosidad de la pieza tratada.32

[editar]Verificación de engranajes

La verificación de engranajes consiste en poder controlar los distintos parámetros que lo definen.

Para medir el espesor cordal se utilizan pie de rey de doble nonio y micrómetros de platillo.

La medición del espesor de los dientes mediante pie de rey de doble nonio, sólo se utiliza por lo general

cuando se trata engranajes de módulo grande y mecanizado de desbaste.

Para medir el espesor de engranajes de precisión se utiliza un micrómetro de platillo y se selecciona el

número de dientes a abrazar para que el contacto entre los flancos de los dientes y los platillos se

produzca en la circunferencia primitiva.

La medición mediante comparadores se utiliza con patrones de puesta a punto para cada operación de

control.

La verificación en proyector de perfiles se utiliza para medir sobre la imagen amplificada o verificar

utilizando plantillas adecuadas todas las características del engranaje.

La medición de la excentricidad de un engranaje que es el descentramiento del diámetro primitivo

respecto al eje de referencia de la pieza, se puede verificar:

Con comparador y varilla calibrada

Por rodadura contra un perfil patrón.

Los engranajes maestros se clasifican en varias calidades de acuerdo con DIN3790 y 58420. Sus

dientes una vez mecanizados pasan por un proceso de súper acabado. Durante la medición según este

principio los engranajes a controlar se hacen engranar con engranajes maestros.33

[editar]Lubricación de engranajes

Artículo principal: Lubricante

Las transmisiones por engranajes principalmente las que están sometidas a un gran esfuerzo y

funcionamiento de gran velocidad tienen que tener el lubricante adecuado para poder contribuir a

conservar sus propiedades mecánicas durante el uso:34

La clasificación de los lubricantes de transmisión de uso industrial se realiza según diferentes criterios:35

[editar]Especificaciones técnicas de los lubricantes

Las especificaciones de los lubricantes de transmisión difieren ligeramente según el ente que las haya

emitido.

En Europa las especificaciones más conocidas son las que la norma DIN 51517 define como

LUBRICANTES tipo CLP. A los propósitos de esta norma, LUBRICANTES CLP son aquellos basados

en aceite mineral incluyendo aditivos diseñados para aumentar las propiedades anticorrosivas (Símbolo

C), aumentar la resistencia al envejecimiento (Símbolo L), y disminuir el desgaste (Símbolo P)". Esta

norma define las viscosidades para los grados ISO 68, 100, 150, 220, 320, 460, y 680.

[editar]Elección del lubricante y su viscosidad más adecuada

El primer indicador del lubricante a utilizar en un determinado equipo debe ser siempre la

recomendación del fabricante que lo ha diseñado y conoce sus necesidades.

La elección de la adecuada viscosidad para un sistema de engranajes de dientes rectos o helicoidales

es dependiente de

potencia expresada en kW o HP

reducciones múltiples o simples

velocidad expresada en rpm

tipo de lubricación (circulación o salpicado)

[editar]Mantenimiento preventivo de las transmisiones

El cambio de lubricantes y el mantenimiento de los niveles en las cajas de transmisiones por engranajes

forma parte del mantenimiento preventivo que hay que realizar a todo tipo de máquinas después de un

periodo de funcionamiento. Este mantenimiento puede tener una frecuencia en horas de

funcionamiento, en kilómetros recorridos o en tiempo cronológico, semanal, mensualmente o

anualmente.

[editar]Deterioro y fallo de los engranajes

Las dos principales fuentes de fallo en un diente de engrane son por fricción y flexión, (llamados

también pitting y bending en ingles), esto es debido a que las fuerzas lógicas durante la transferencia de

la fuerza por el diente / engranaje, la fricción de diente contra diente y la fuerza que deben de resistir los

dientes, (el que transfiere y el que recibe), como lo podemos apreciar en la grafica del desplazamiento

del punto de engrane.

Representación del desplazamiento del punto de engrane en un engranaje recto.

Debido a la fricción sobre las superficie de los dientes, esta área se despasivisa, una de las cuales se

vuelve anódica, mientras la otra se vuelve catódica, conduciendo esta zona a una corrosión galvánica

localizada. La corrosión penetra la masa del metal, con iones de difusión limitados. Este mecanismo de

corrosión por fricción es probablemente la misma que la corrosión por grietas crevicecorrosion

Para minimizar el deterioro de la fricción es necesario seleccionar el lubricante adecuado, tomando en

cuenta no solo la potencia de la aplicación, así como la temperatura, ciclo de trabajo, etc.

La flexión solo puede minimizarse seleccionando los materiales adecuados y/o seleccionando mas

material para el diente / engranaje, en otras palabras, seleccionando un engranaje mas grande.

Como todo elemento técnico el primer fallo que puede tener un engranaje es que no haya sido calculado

con los parámetros dimensionales y de resistencia adecuada, con lo cual no es capaz de soportar el

esfuerzo al que está sometido y se deteriora o rompe con rapidez.

Muestra animada de una rotura por fatiga.

El segundo fallo que puede tener un engranaje es que el material con el que ha sido fabricado no reúne

las especificaciones técnicas adecuadas principalmente las de resistencia y tenacidad.

También puede ser causa de deterioro o rotura si el engranaje no se ha fabricado con las cotas y

tolerancias requeridas o no ha sido montado y ajustado en la forma adecuada.

Igualmente se puede originar el deterioro prematuro de un engranaje es que no se le haya efectuado el

mantenimiento adecuado con los lubricantes que le sean propios de acuerdo a las condiciones de

funcionamiento que tenga

Otra causa de deterioro es que por un sobre esfuerzo del mecanismo se superen los límites de

resistencia del engranaje

La capacidad de transmisión de un engranaje viene limitada:

Por el calor generado, (calentamiento)

Fallo de los dientes por rotura (sobre esfuerzo súbito y seco)

Fallo por fatiga en la superficie de los dientes (lubricación deficiente y dureza inadecuada)

Ruido como resultante de vibraciones a altas velocidades y cargas fuertes.

Los deterioros o fallas que surgen en los engranajes están relacionadas con problemas existentes en los

dientes, en el eje, o una combinación de ambos. Las fallas relacionadas con los dientes pueden tener su

origen en sobrecargas, desgaste y grietas, y las fallas relacionadas con el eje pueden deberse a la

desalineación o desequilibrado del mismo produciendo vibraciones y ruidos.36

La polea de correa trabaja necesariamente como polea fija y, al menos, se une a otra por medio de una correa, que no es otra cosa que un anillo flexible cerrado que abraza ambas poleas.

Este tipo de poleas tiene que evitar el deslizamiento de la correa sobre ellas, pues la transmisión de potencia que proporcionan depende directamente de ello. Esto obliga a que la forma de la garganta se adapte necesariamente a la de la sección de la correa empleada.

Básicamente se emplean dos tipos de correas: planas y trapezoidales.

Las correas planas exigen poleas con el perímetro ligeramente bombeado o acanalado, siendo las primeras las más empleadas.

En algunas aplicaciones especiales también se emplean correas estriadas y de sincronización que exigen la utilización de sus correspondientes poleas.

Las correas

trapezoidales son las más empleadas existiendo una gran variedad de tamaños y formas. Su funcionamiento se basa en el efecto cuña que aparece entre la correa y la polea (a mayor presión mayor será la penetración de la correa en la polea y, por tanto, mayor la fuerza de agarre entre ambas). Esto obliga a que la correa no apoye directamente sobre la llanta de la garganta, sino solamente sobre las paredes laterales en

forma de "V".

Utilidad

Su utilidad se centra en la transmisión de movimiento giratorio entre dos ejes distantes; permitiendo aumentar, disminuir o mantener la velocidad de giro, mientras mantiene o invierte el sentido.

La podemos encontrar en lavadoras, ventiladores, lavaplatos, pulidoras, videos, multicultores, cortadores de carne, taladros, generadores de electricidad, cortadoras de cesped, transmisiones de motores, compresores, tornos... en forma de multiplicador de velocidad, caja de velocidades o tren de poleas.